核心素養(yǎng)下基于概念建構(gòu)的生物學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)

陳柯杉　趙劍

［摘 要］圍繞“探索生長(zhǎng)素類調(diào)節(jié)劑促進(jìn)插條生根的最適濃度”探究實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)探究、模型建構(gòu)、模型變式等活動(dòng)，訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力，探討如何在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中合理使用植物生長(zhǎng)素類調(diào)節(jié)劑，深化學(xué)生對(duì)“生長(zhǎng)素的生理作用及特點(diǎn)”這一重要概念的理解；結(jié)合煙葉的生產(chǎn)，聚焦頂端優(yōu)勢(shì)原理，引導(dǎo)學(xué)生形成生命觀念，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)。

［關(guān)鍵詞］概念建構(gòu)；核心素養(yǎng)；復(fù)習(xí)教學(xué)；生長(zhǎng)素類調(diào)節(jié)劑

［中圖分類號(hào)］? ? G633.91? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號(hào)］? ? 1674-6058（2024）08-0079-04

生物高考是一種以重要概念為命題對(duì)象，聚焦關(guān)鍵能力，強(qiáng)化素養(yǎng)導(dǎo)向的考試［1］。因此，在高三生物學(xué)一輪復(fù)習(xí)中教師應(yīng)重視學(xué)生對(duì)重要概念的建構(gòu)、理解和應(yīng)用，通過實(shí)驗(yàn)探究與模型建構(gòu)等活動(dòng)提高學(xué)生的理解能力、探究能力、創(chuàng)新能力等，從而提升學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

人教版高中生物學(xué)選擇性必修1第5章將“生長(zhǎng)素的生理作用”與“探索生長(zhǎng)素類調(diào)節(jié)劑促進(jìn)插條生根的最適濃度”探究實(shí)驗(yàn)分列在第1節(jié)和第3節(jié)。生長(zhǎng)素的生理作用和生長(zhǎng)素類調(diào)節(jié)劑在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用是兩個(gè)密切相關(guān)的內(nèi)容，在一輪復(fù)習(xí)中教師應(yīng)將兩者有機(jī)結(jié)合進(jìn)行復(fù)習(xí)，使學(xué)生真正理解相應(yīng)概念的內(nèi)涵和外延，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究和模型建構(gòu)，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力和科學(xué)思維能力，發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。下面筆者以“生長(zhǎng)素的生理作用與生長(zhǎng)素類調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用”專題復(fù)習(xí)為例具體探討核心素養(yǎng)下基于概念建構(gòu)的生物學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)策略。

一、復(fù)習(xí)教學(xué)

（一）創(chuàng)設(shè)情境，提出問題

教師創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境：非洲紫羅蘭是常年開花的耐陰植物，具有觀賞性強(qiáng)、易成活的特點(diǎn)。為了促進(jìn)非洲紫羅蘭葉片盡快生根，常使用生根粉。

教師多媒體出示生根粉的成分表，待學(xué)生閱讀后，提出問題：

（1）該生根粉中促進(jìn)生根的主要成分是什么？

學(xué)生回答：是α?萘乙酸（NAA）。

基礎(chǔ)知識(shí)回顧：生長(zhǎng)素及生長(zhǎng)素類調(diào)節(jié)劑的特點(diǎn)。

生長(zhǎng)素（IAA）在植物體內(nèi)含量很少，提取困難，且易分解，在生產(chǎn)上較少直接應(yīng)用。生長(zhǎng)素類調(diào)節(jié)劑，如α?萘乙酸（NAA）和2，4?D等，是人工合成的化學(xué)物質(zhì)，與生長(zhǎng)素有相似的生理效應(yīng)，由于原料來源廣泛、容易合成、效果穩(wěn)定，在農(nóng)林園藝生產(chǎn)上得到了廣泛的應(yīng)用。

（2）如何確定生根粉促進(jìn)非洲紫羅蘭葉片生根的最適濃度？

學(xué)生說出大致的研究思路。

設(shè)計(jì)意圖：從生產(chǎn)和生活實(shí)際入手，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，并提出問題，引發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生的求知欲，同時(shí)引出在正式實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)的意義。

（二）實(shí)驗(yàn)探究，圖表共建

1.評(píng)價(jià)方案，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)方案：某小組為探究NAA促進(jìn)非洲紫羅蘭葉片生根的最適濃度進(jìn)行了如下預(yù)實(shí)驗(yàn)：①隨機(jī)選5片非洲紫羅蘭葉片，編號(hào)A、B、C、D、E；②用浸泡法（可同時(shí)介紹沾蘸法）將5組非洲紫羅蘭葉片的下端分別浸泡在不同濃度梯度的NAA溶液中，處理數(shù)小時(shí)，扦插培養(yǎng)；③一段時(shí)間后，觀察五組非洲紫羅蘭葉片的生根情況，列表統(tǒng)計(jì)每組非洲紫羅蘭葉片的平均根長(zhǎng)（見表1）。

提出問題：該實(shí)驗(yàn)方案存在明顯的不足，如何修改？

教師針對(duì)預(yù)實(shí)驗(yàn)的方案，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則進(jìn)行評(píng)價(jià)：每組一片非洲紫羅蘭葉片，數(shù)量過少——違反平行重復(fù)性原則；非洲紫羅蘭葉片生長(zhǎng)狀況及大小不一致——違反等量性原則；無清水對(duì)照組——違反對(duì)照性原則；沒有說明扦插的環(huán)境是否相同且適宜——違反單一變量原則。特別要指出的是，該預(yù)實(shí)驗(yàn)中需要與清水組對(duì)照才能證明生長(zhǎng)素類調(diào)節(jié)劑對(duì)植株生根是促進(jìn)作用還是抑制作用。

設(shè)計(jì)意圖：通過對(duì)預(yù)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究素養(yǎng)。

2.結(jié)果分析，表圖轉(zhuǎn)換

提供改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案后生物興趣小組所記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（見表2），實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中NAA濃度及平均根長(zhǎng)均來源于人教版高中生物學(xué)選擇性必修1教師用書P240—241。

將表2中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成柱形圖。讓一名學(xué)生在黑板上繪制柱形圖（見圖1），其他學(xué)生在學(xué)案上繪制柱形圖。

分析柱形圖可直觀地看出，在10-8～10-6 mg/mL柱狀虛線之間存在促進(jìn)生根的最適濃度，因此正式實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選擇在10-8～10-6 mg/mL之間的縮小濃度梯度進(jìn)行。

強(qiáng)調(diào)：正式實(shí)驗(yàn)不需要存在空白對(duì)照組，各實(shí)驗(yàn)組間為相互對(duì)照（對(duì)比實(shí)驗(yàn)）。

將柱形圖轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)曲線圖（見圖2），學(xué)生間互評(píng)。

教師引導(dǎo)學(xué)生識(shí)“標(biāo)”（橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)）、明“點(diǎn)”、析“線”，對(duì)照曲線圖，描述NAA對(duì)促進(jìn)植物生根的作用。

圖2清晰地表示出NAA低促高抑的特點(diǎn)。具體的變化趨勢(shì)是：AB段隨著生長(zhǎng)素濃度增加，促進(jìn)作用增強(qiáng)；BC段隨著生長(zhǎng)素濃度增加，促進(jìn)作用在減弱；CD段隨著生長(zhǎng)素濃度增加，抑制作用增強(qiáng)。

設(shè)計(jì)意圖：利用真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過圖表轉(zhuǎn)換，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)生長(zhǎng)素的生理作用坐標(biāo)曲線，領(lǐng)悟曲線圖的點(diǎn)、線及變化趨勢(shì)，培養(yǎng)學(xué)生分析、處理與表達(dá)信息的能力。

（三）模型建構(gòu)，深化理解

出示題目：圖3為生長(zhǎng)素濃度與所起作用的關(guān)系曲線，請(qǐng)回答下列問題：

（1）若某幼苗已表示出向光性，測(cè)得其向光面的生長(zhǎng)素濃度為圖3中m，則其背光面生長(zhǎng)素濃度范圍為? ? ? ? ? ? ? ?。

（2）若水平放置的幼苗表現(xiàn)出根的向地性、莖的背地性，測(cè)得莖的近地側(cè)濃度為2m，則莖的遠(yuǎn)地側(cè)濃度? ? ? ? ? ? ?；如測(cè)得根的遠(yuǎn)地側(cè)濃度為m，則根的近地側(cè)濃度? ? ? ? ? ? ? 。

（3）如圖為表現(xiàn)出頂端優(yōu)勢(shì)的植物，測(cè)得頂芽的生長(zhǎng)素濃度為m，則緊挨其下的側(cè)芽處的生長(zhǎng)素濃度? ? ? ? ? ? ?。

教師引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)模型，并從生長(zhǎng)素的濃度、植物細(xì)胞的成熟情況和器官的不同種類總結(jié)生長(zhǎng)素的作用特點(diǎn)：一般情況下，生長(zhǎng)素在濃度較低時(shí)促進(jìn)生長(zhǎng)，在濃度較高時(shí)抑制生長(zhǎng)。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生通過模型建構(gòu)，了解莖的向光性、莖的背地生長(zhǎng)、根的向地性和頂端優(yōu)勢(shì)產(chǎn)生的原因，深化學(xué)生對(duì)植物生長(zhǎng)素作用特點(diǎn)的理解。

（四）模型變式，遷移應(yīng)用

1.模型變式

為了檢測(cè)學(xué)生對(duì)生長(zhǎng)素的作用特點(diǎn)的掌握程度，教師設(shè)計(jì)下列兩個(gè)模型（如圖4和圖5）及變式：

變式1.（生長(zhǎng)素濃度與植物不同器官生長(zhǎng)反應(yīng)的關(guān)系）①對(duì)同一器官（根或芽或莖）而言，生長(zhǎng)素的作用與濃度有什么關(guān)系？②如圖4中A、A1、B1三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的生長(zhǎng)素濃度對(duì)植物的根、芽、莖的作用分別是什么？由此，你可以得出什么結(jié)論？③三種器官所對(duì)應(yīng)的生長(zhǎng)素最適濃度分別為多少？敏感度的順序如何？

該變式先從相同的角度即都有“低促高抑”的作用，鞏固學(xué)生對(duì)生長(zhǎng)素的作用特點(diǎn)的掌握；再從差異的角度：“同一器官不同濃度、同一濃度不同器官，促進(jìn)植物的根、芽、莖生長(zhǎng)的最適濃度依次升高”，說明不同植物及同一植物的不同器官對(duì)生長(zhǎng)素的敏感度是不同的。

變式2.（生長(zhǎng)素濃度與不同植物生長(zhǎng)反應(yīng)的關(guān)系）比較兩種植物對(duì)生長(zhǎng)素敏感度大小的關(guān)系，并思考在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有何應(yīng)用。

不同種類的植物對(duì)生長(zhǎng)素的敏感度不同，如雙子葉植物比單子葉植物敏感。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，較高濃度的生長(zhǎng)素類調(diào)節(jié)劑可作為除草劑，除去單子葉農(nóng)田中的雙子葉雜草，同時(shí)還可以促進(jìn)單子葉農(nóng)作物的生長(zhǎng)。

在生產(chǎn)上，不同種類的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑施用的對(duì)象不同，同一種類的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在使用的過程中，施用濃度、施用時(shí)間、施用部位以及施用時(shí)植物的生理狀態(tài)和氣候等條件，都會(huì)影響施用效果，進(jìn)而影響作物的產(chǎn)量和產(chǎn)品的品質(zhì)，還可能給人類的健康和環(huán)境帶來不利影響。因此，在我國，植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑屬于農(nóng)藥管理范圍，其生產(chǎn)、銷售和使用都有明確規(guī)定。

設(shè)計(jì)意圖：使學(xué)生理解植物或器官對(duì)生長(zhǎng)素的敏感度是相對(duì)的，不同植物、不同器官或者不同成熟狀態(tài)下對(duì)生長(zhǎng)素的敏感度是不同的；結(jié)合生長(zhǎng)素類調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用，分析植物生長(zhǎng)素類調(diào)節(jié)劑在應(yīng)用過程中存在的問題，強(qiáng)化學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

2.遷移應(yīng)用

［小組合作探究］

（1）將植物橫放后根和莖分別表現(xiàn)出向地性和背地性，結(jié)合選擇性必修1第108頁的“淀粉—平衡石假說”建構(gòu)概念圖，解釋植物的根表現(xiàn)出向地性和莖表現(xiàn)出背地性的原因。學(xué)生通過小組合作探究與交流展示，以及互評(píng)，最終形成概念圖（如圖6）。

（2）科學(xué)家在研究小麥胚芽鞘的向光生長(zhǎng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)素分布不均也能引起根的背光生長(zhǎng)現(xiàn)象，現(xiàn)測(cè)得圖7中A、B、C、D四處與圖8中生長(zhǎng)素濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，請(qǐng)解釋根背光生長(zhǎng)的原因。

由于單側(cè)光照的原因，生長(zhǎng)素由向光側(cè)運(yùn)輸?shù)奖彻鈧?cè)，使A、B、C、D四處生長(zhǎng)素的濃度關(guān)系為：[A

設(shè)計(jì)意圖：采用小組合作的方式探究根表現(xiàn)出向地性、莖表現(xiàn)出背地性、根表現(xiàn)出背光性與莖表現(xiàn)出向光性的原因，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)獲取和遷移應(yīng)用能力。通過深入思考植物向光性、向地性的意義，使學(xué)生樹立生命觀念。

（五）聚焦生產(chǎn)，落實(shí)責(zé)任

（1）煙草屬于雙子葉植物，煙草的生長(zhǎng)周期分為育苗期、現(xiàn)蕾期、品質(zhì)形成期、成熟期。如何利用所學(xué)知識(shí)，采取可行的措施，來獲得較高質(zhì)量、較大產(chǎn)量的煙葉呢？

（2）2022年煙草行業(yè)工商利稅總額為14 413億元，每天高達(dá)近40億，全國超3.5億煙民為國家和地方財(cái)政增收、經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出的貢獻(xiàn)是巨大的。但我國每包香煙上都標(biāo)注“吸煙有害健康” ，學(xué)校也經(jīng)常做禁煙教育。你如何看待這個(gè)問題？我們自身又可以做些什么呢？

設(shè)計(jì)意圖：設(shè)置兩個(gè)聚焦生產(chǎn)的問題引發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生能將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐生產(chǎn)中，提升學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力和解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)。

二、教學(xué)反思

《中國高考評(píng)價(jià)體系》通過明確“核心價(jià)值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力、必備知識(shí)”四層考查內(nèi)容，要求學(xué)生儲(chǔ)備基礎(chǔ)性、通用性知識(shí)，能在不同情境下利用所學(xué)知識(shí)和技能處理復(fù)雜任務(wù)，具有學(xué)科觀念和實(shí)踐、創(chuàng)新精神，并在此過程中逐步形成正確價(jià)值觀［2］。本專題的復(fù)習(xí)教學(xué)緊扣此要求，通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境引入問題，以生長(zhǎng)素的生理作用特點(diǎn)為主線，引導(dǎo)學(xué)生探討生長(zhǎng)素類調(diào)節(jié)劑促進(jìn)生根的最適濃度。通過實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，鞏固學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則和方法的理解與運(yùn)用，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。在課程教學(xué)設(shè)計(jì)上，以學(xué)生為中心，利用真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生通過圖表轉(zhuǎn)換建構(gòu)生長(zhǎng)素的生理作用曲線圖，訓(xùn)練學(xué)生的圖表轉(zhuǎn)換能力，培養(yǎng)學(xué)生分析、處理、表達(dá)信息的能力；注重核心概念建構(gòu)及生物學(xué)原理的應(yīng)用，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。復(fù)習(xí)教學(xué)過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生命現(xiàn)象和生產(chǎn)實(shí)踐，將理論與實(shí)際相聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)。如果能在課余時(shí)間讓學(xué)生開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，就可以讓學(xué)生更深層次地理解生長(zhǎng)素的作用特點(diǎn)。通過師生合作、生生合作可以提高復(fù)習(xí)效率，進(jìn)一步拓展復(fù)習(xí)的深度。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)：2017年版2020年修訂［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］? 教育部考試中心.中國高考評(píng)價(jià)體系［M］.北京：人民教育出版社，2019.

（責(zé)任編輯 黃春香）